1.1.2 (Nilai 2.5) Tentukan untuk setiap sekuens

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH
DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS
Test Seleksi Calon Peserta
International Biology Olympiad (IBO) 2016
18–23 Mei 2015
Yogyakarta, DIY
TES PRAKTIKUM
MIKROBIOLOGI DAN BIOLOGI MOLEKULER
Total Point: 100
Waktu: 90 Menit
www.tobi.or.id
Nama
: ………………………………………………
ID OSN
: ………………………………………………
Asal sekolah : ………………………………………………
Olimiade Sains Nasional (OSN) 2015
Bid. Biologi
Yogyakarta, 18-23 Mei 2015
Petunjuk Umum Pengerjaan






Anda diberikan tiga berkas/file yang digunakan untuk mengerjakan soal ujian praktikum
mikrobiologi dan biologi molekuler, yaitu: berkas lembar soal (yang saat ini sedang anda
baca), berkas lembar jawaban, dan berkas data kurva tumbuh dan data perubahan fisik
minyak bumi oleh kultivat bakteri
Pertanyaan pada berkas lembar soal dibagi dalam tiga bagian, yaitu:
- Part A: Pembuatan preparat bakteri (Nilai 40)
- Part B: Analisis Pertumbuhan Bakteri Minyak Bumi (Nilai 20)
- Part C: Molecular Phylogeography (Nilai 40)
Anda diberi kebebasan untuk mengerjakan part soal tertentu terlebih dahulu
Jawablah pertanyaan dengan menggunakan pulpen yang disediakan di ruangan
Jawablah pertanyaan pada lembar jawaban yang disediakan terpisah
Ingat ! pada percobaan ini anda bekerja menggunakan kultur bakteri. Bekerjalah dengan
hati-hati sesuai petunjuk yang diberikan disoal. Minimalkan kontak tangan anda dengan
bagian tubuh tertentu seperti mata, mulut, hidung dan telinga selama anda bekerja
diruangan ujian. Bersihkan tangan anda dengan alkohol 70% yang diberikan sebelum
anda meninggalkan ruang ujian
2
Nama
: ………………………………………………
ID OSN
: ………………………………………………
Asal sekolah : ………………………………………………
Olimiade Sains Nasional (OSN) 2015
Bid. Biologi
Yogyakarta, 18-23 Mei 2015
Part A
Pembuatan Preparat Bakteri Menggunakan Metode Pewarnaan Sederhana dan Pewarnaan
Negatif
Pengantar
Metode enrichment culture dilakukan untuk memperkaya bakteri yang dapat tumbuh
menggunakan subtrat minyak tertentu. Pada metode ini, sampel air yang berasal dari reservoar
sumur minyak bumi digunakan untuk perbanyakan bakteri dalam kehadiran 5% (v/v) subtrat
minyak, garam mineral, dan sumber karbon initial (glukosa, untuk sumber energi bakteri di awal
kultivasi). Inkubasi dilakukan selama satu minggu pada suhu 50oC dengan agitasi 200 rpm (rotasi
per menit, untuk aerasi). Komunitas bakteri hasil pengayaan nantinya dapat diisolasi dan
dikarakterisasi untuk diukur aktivitasnya dalam berbagai aplikasi seperti bioremediasi dan
microbial enhanced oil and recovery (modifikasi sifat alami minyak bumi oleh bakteri sehingga
dapat lebih mudah dikeluarkan dari sumur reservoarnya)
Di depan anda diberikan salah satu hasil enrichment culture bakteri dari reservoar sumur minyak
bumi di atas setelah satu minggu inkubasi. Lakukanlah pembuatan preparat bakteri dari sampel
kultur cair yang diberikan dan tentukanlah bakteri dengan karakter apakah yang dominan anda
temukan.
Petunjuk umum:
1. Untuk soal part A anda diminta membuat preparat bakteri dari sampel kultur cair yang
diberikan. Bekerjalah menggunakan teknik aseptik ketika anda mengambil sampel kultur cair
bakteri. Segera tutup kembali labu erlenmeyer setelah kultur anda ambil. Jaga kultur dengan
baik dan jangan menambahkan apapun ke dalamnya selain yang diperlukan untuk
pencuplikan.
2. Bacalah dengan baik protokol yang diberikan dan jangan lupa menggunakan masker selama
bekerja. Hati-hati bekerja di dekat api, terutama ketika menggunakan bahan yang mudah
terbakar (gloves, pipet plastik)
3. Jaga kebersihan selama bekerja. Buang sampah dan air bilasan pada tempat yang telah
disediakan. Peserta yang tidak menjaga kebersihan selama bekerja akan dikenakan
pengurangan nilai
4. Bekerjalah lebih rileks. Selama anda tidak melakukan hal yang aneh-aneh dan bekerja
sesuai petunjuk, tidak ada hal yang perlu anda khawatirkan :D
Alat dan Bahan:
Alat
1.
2.
3.
4.
5.
Mikroskop
Kaca obek @ 3
Pipet tetes @ 1
Lampu spiritus
Wadah penampung (botol selai)
3
Nama
: ………………………………………………
ID OSN
: ………………………………………………
Asal sekolah : ………………………………………………
6.
7.
8.
9.
Olimiade Sains Nasional (OSN) 2015
Bid. Biologi
Yogyakarta, 18-23 Mei 2015
Stop watch
Pulpen biru dan hitam
Tissue
Plastik sampah
Bahan
1. Kultur bakteri + minyak 10% 10 mL @ 1
2. Methylene blue
3. Tinta cina
4. Alkohol 70%
5. Air aquades (dalam botol semprot)
6. Minyak imersi 1mL
Protokol
Pewarnaan sederhana dan pewarnaan Gram menggunakan senyawa yang memiliki muata
positif, sehingga dapat menyerap masuk ke dalam sel yang umumnya bermuatan negatif.
Karena prinsip inilah pewarnaan sederhana dan Gram disebut juga pewarnaan positif. Zat warna
yang umumnya digunakan untuk teknik pewarnaan positif adalah safranin, Kristal violet, dan
methylene blue.
Pada pewarnaan negatif digunakn zat warna yang memiliki muatan negatif. Akibatnya zat warna
ini tidak dapat menyerap ke dalam sel dan tertinggal di area sekitar sel. Dengan teknik
pewarnaan negatif akan dihasilkan latar belakang yang berwarna gelap, dan sel-sel yang ingin
diamati akan tampak transparan karena tidak menyerap zat warna. Contoh zat warna yang
digunakan untuk teknik pewarnaan negatif adalah nigrosine dan tinta cina.
Prosedur kerja pewarnaan sederhana
1. Ambil kultur bakteri menggunakan pipet tetes tanpa mengambil minyak yang terdapat di
permukaan.
2. Teteskan sebanyak 1 tetes di atas kaca objek, dan sebarkan sampai membentuk lapisan
tipis.
3. Lakukan fiksasi dengan cara mengeringkan preparat 5 – 10 cm di atas api spiritus.
4. Teteskan methylene blue di atas preparat, lalu diamkan selama 1 menit
5. Cuci preparat dengan mengalirkan aquadest dari preparat ke wadah penampung. Jangan
secara langsung menyiramkan air dari selang botol semprot ke area preparat bakteri
6. Keringkan dengan kertas tissue.
7. Amati menggunakan mikroskop pada perbesaran 100x, 400x, dan 1000x.
8. Gambar hasil pengamatan preparat bakteri anda pada perbesaran 1000x di halaman Lembar
Jawaban Part A yang telah disediakan. Tentukan jenis morfologi bakteri yang anda amati
9. Setelah melengkapi tabel pewarnaan sederhana di soal no.1 (Lembar jawaban Part A),
angkat tangan anda agar asisten bisa menilai preparat (di perbesaran 1000x), gambar dan
jawaban morfologi bakteri yang anda buat.
4
Nama
: ………………………………………………
ID OSN
: ………………………………………………
Asal sekolah : ………………………………………………
Olimiade Sains Nasional (OSN) 2015
Bid. Biologi
Yogyakarta, 18-23 Mei 2015
Prosedur pewarnaan negatif
1. Ambil kultur bakteri menggunakan pipet tetes tanpa mengambil minyak yang terdapat di
permukaan.
2. Teteskan sebanyak 1 tetes di atas kaca objek
3. Teteskan 1 tetes tinta cina pada tetesan kultur bakteri
4. Sebarkan campuran bakteri dan tinta cina di atas kaca objek menggunakan kaca objek
lainnya, sampai terbentuk suatu lapisan tipis pada permukaan kaca preparat.
5. Biarkan preparat kering di udara selama 3-5 menit. JANGAN DIKERINGKAN DENGAN API!
6. Amati menggunakan mikroskop pada perbesaran 100x, 400x, dan 1000x.
7. Gambar hasil pengamatan preparat bakteri anda pada perbesaran 1000x di halaman Lembar
Jawaban Part A yang telah disediakan. Tentukanlah jenis morfologi yang dominan dari
preparat bakteri yang anda amati
8. Setelah melengkapi tabel pewarnaan sederhana di soal no.1 (Lembar jawaban Part A),
angkat tangan anda agar asisten bisa menilai preparat (di perbesaran 1000x), gambar dan
jawaban morfologi bakteri yang anda buat.
5
Nama
: ………………………………………………
ID OSN
: ………………………………………………
Asal sekolah : ………………………………………………
Olimiade Sains Nasional (OSN) 2015
Bid. Biologi
Yogyakarta, 18-23 Mei 2015
Part B
Pembuatan Preparat Bakteri Menggunakan Metode Pewarnaan Sederhana dan Pewarnaan
Negatif
Pendahuluan
Bakteri yang tumbuh dominan dari hasil enrichment culture percobaan di part A selanjutnya
anda isolasi. Isolat bakteri kemudian dikarakterisasi pola pertumbuhannya melalui pembuatan
kurva tumbuh dari kultivat bakteri di medium cair garam minimal yang mengandung sumber
glukosa, minyak, dan urea sebagai sumber nutrisi. Kultivasi dilakukan selama 1 minggu, pada
suhu 50oC dan agitasi 200 rpm (rotasi per menit, untuk aerasi).
Tugas
Anda akan diberikan lembar data perubahan fisik minyak dan data pertumbuhan bakteri diplate
agar (total plate count) dari pencuplikan sampel tiap harinya selama 1 minggu kultivasi (lembar
data terpisah dari lembar soal utama dan lembar jawaban). Untuk tiap diagram plate,
sebanyak 1 mL kultur di inokulasikan ke medium agar dengan metode tuang (pour plate agar).
Di bagian bawah diagram plate akan diberikan informasi pengenceran kultur yang dilakukan
sebelum dinokulasikan ke medium agar. Pembuatan plate agar untuk penghitungan bakteri tiap
waktunya diulangi sebanyak tiga kali (triplicate). Lengkapilah tabel jumlah bakteri yang tumbuh
per harinya selama kultivasi di Lembar Jawaban Part B. Jawablah pertanyaan lain terkait analisis
data pertumbuhan bakteri dan karakteristik penggunaan substrat/sumber nutrisinya.
Metode
Anda diperbolehkan membuat coretan pada lembar data perubahan fisik minyak dan data
pertumbuhan bakteri. Gunakan pulpen marker (merah) yang diberikan untuk membantu anda
menghitung jumlah koloni bakteri. Simpan kembali pulpen marker di meja anda setelah selesai
digunakan
6
Nama
: ………………………………………………
ID OSN
: ………………………………………………
Asal sekolah : ………………………………………………
Olimiade Sains Nasional (OSN) 2015
Bid. Biologi
Yogyakarta, 18-23 Mei 2015
Part C
Analisis Filogeografi Molekuler Influenza A Virus (Nilai 40)
Influenza merupakan penyakit tahunan (annual) yang sampai saat ini sulit untuk ditanggulangi.
Virus penyebab influenza memiliki genom rantai RNA negative (-) sense dengan laju mutasi
tinggi, sehingga profil antigennya selalu berubah sepanjang waktu. Hal ini menyebabkan vaksin
untuk influenza harus dikembangkan terus-menerus tiap tahun. Genom influenza juga terbagibagi menjadi beberapa segmen yang berbeda, sehingga antar virus dapat bertukar genom
(genetic shift), menghasilkan virus strain baru yang tidak dapat dikenali oleh inang, Hal inilah
yang menyebabkan terjadinya pandemi global virus flu seperti virus flu babi (H1N1) maupun
pandemi flu H3N2.
Terdapat dua protein penting dalam virus influenza yang sering menjadi target vaksin dan
taksonomi virus; protein hemagglutinin (H) dan protein neuraminidase (N). Protein H berperan
krusial dalam penempelan virus ke reseptor sel inang, sedangkan protein N memfasilitasi
keluarnya virion baru dari sel yang terinfeksi.
Keunikan dari influenza A virus adalah kemampuannya untuk menginfeksi beberapa host baik itu
burung, mamalia maupun manusia. Selain menyebabkan diversitasnya tinggi karena fenomena
genetic shift, dampak dari keunikan tersebut adalah virus dapat tersebar menuju regional yang
luas dalam waktu yang cepat karena terbawa oleh vektor burung atau hewan ternak yang
mobile. Umumnya profil genetik virus influenza yang tersebar akan mirip dengan sumbernya,
yang kemudian akan mengalami diferensiasi genetik regional. Dengan asumsi ini, maka sejarah
persebaran virus dapat dilacak dengan membandingkan sekuens genomik virus beberapa
daerah yang berbeda.
Pada bagian tes ini, anda akan melakukan analisis sebagian sekuens (parsial) Haemagglutinin
dari beberapa virus influenza A yang diisolasi dari spesies burung pada beberapa daerah yang
berbeda. Virus influenza A ini diketahui berasal dari satu sumber yang tersebar ke beberapa
daerah karena terbawa oleh migrasi burung yang kemudian virus menetap dan mengalami
diferensiasi genetik spesifik regional. Virus influenza A diisolasi dari 5 negara yang berbeda;
Hongkong, Indonesia, Taiwan, Thailand dan Vietnam. Urutan sekuens Haemagglutinin terdapat
7
Nama
: ………………………………………………
ID OSN
: ………………………………………………
Asal sekolah : ………………………………………………
Olimiade Sains Nasional (OSN) 2015
Bid. Biologi
Yogyakarta, 18-23 Mei 2015
pada Lampiran Part C, di bagian akhir lembar soal ini (60 nukleotida, angka diatas basa
nukleotida menunjukkan posisi basa). Jawablah pertanyaan pada Lembar Jawaban Part C yang
telah disediakan.
1.1 Penentuan Region Asal Virus dengan Analisis Konsensus (10 Poin)
1.1.1 (Nilai 2.5) Tentukan sekuens konsensus dari keseluruhan sekuens-sekuens tersebut.
Sekuens konsensus merupakan urutan basa yang paling lestari (tetap) dan dimiliki oleh
mayoritas strain. Tulis urutan konsensus tersebut per tiga basa (kodon) pada kotak di lembar
jawaban!
1.1.2 (Nilai 2.5) Tentukan untuk setiap sekuens strain, berapakah proporsi basa nukleotida dari
60 basa tersebut yang tergolong ke dalam sekuens konsensus. Jawab dengan melengkapi tabel
pada lembar jawaban, nyatakan dalam bentuk persen bulat, tanpa angka belakang koma
1.1.3 (Nilai 2) Pernyataan manakah dibawah ini yang benar mengenai penentuan nenek moyang
(ancestor) yang mengindikasikan asal daerah virus berdasarkan informasi dari sekuens
konsensus? Beri tanda X pada jawaban yang tepat!
i. Ancestor (nenek moyang) merupakan organisme dengan proporsi sekuens konsensus
terbanyak, disebabkan karena mutasi dari setiap basa nukleotida umumnya bersifat tidak
menguntungkan sehingga sedikit yang dipertahankan.
ii.Ancestor (nenek moyang) merupakan organisme dengan proporsi sekuens konsensus
paling sedikit, disebabkan karena ancestor hidup lebih lama sehingga mengakumulasi
mutasi lebih banyak
1.1.4 (Nilai 3) Berdasarkan analisis konsensus, dari manakah kemungkinan asal dari semua
strain yang dianalisis? Beri tanda X pada jawaban yang tepat di lembar jawaban!
1.2 Analisis Persebaran Virus (Filogeografi) (30 Poin)
1.2.1 (Nilai 10) Lengkapi tabel hubungan antar strain virus yang dianalisis dalam bentuk Pairwise
Distance. Pairwise distance dinyatakan sebagai perbedaan basa nukleotida antar strain yang
dibandingkan dibagi dengan panjang total sekuen DNA (Nyatakan pairwise distance dalam
bentuk desimal dua angka dibelakang koma)
1.2.2 (Nilai 5) Berdasarkan data pairwise, tentukan pohon kekerabatan yang paling
mencerminkan hubungan antara kelima strain yang dianalisis. Pilih satu topologi pohon yang
bersesuaian, kemudian isi dengan strain yang bersesuaian
1.2.3 (Nilai 10) Menggunakan informasi pairwise, kekerabatan, lokasi sumber virus dan data
karakteristik sekuens. Tentukan bagaimana virus influenza A tersebut tersebar dari sumber
dengan memberikan jalur persebaran pada peta di lembar jawaban. Tandai sumber (lokasi asal
virus) dengan tanda bulat (●), kemudian tarik tanda panah () yang mengindikasikan lokasi
dimana virus tersebut menyebar. Perhatikan bahwa virus Influenza A mungkin menyebar lebih
dari satu kali
1.2.4 (Nilai 5 ; @1) Menggunakan informasi persebaran dan urutan sekuens Hemagglutinin
influenza A, tentukan apakah pernyataan dibawah ini benar atau salah
8
Nama
: ………………………………………………
ID OSN
: ………………………………………………
Asal sekolah : ………………………………………………
Pernyataan
I
II
III
IV
V
Olimiade Sains Nasional (OSN) 2015
Bid. Biologi
Yogyakarta, 18-23 Mei 2015
Jawaban (B/S)
Semua mutasi pada strain influenza A diatas tidak mengubah panjang asam
amino Hemagglutinin (asumsikan pembacaan basa dimulai dari basa no 1).
Pada semua strain rasio mutasi non-sinonim / sinonim (dN/dS) bernilai lebih
dari 1, mengindikasikan gen Hemaggultinin berada dalam tekanan seleksi
positif. Mutasi sinonim: mutasi DNA, tetapi tidak mengubah asam amino yang
dikode.
Virus Influenza A menyebar secara sekuensial dari daerah asal virus dan tidak
mendukung adanya persebaran paralel.
Terdapat korelasi antara jarak daerah ke sumber virus influenza A dengan waktu
invasi virus menuju daerah tersebut
Virus Influenza A strain Indonesia kemungkinan tidak berasal langsung dari
daerah sumber virus
9